【摘要】 云制作作为新媒体日渐发展的必然产物，是推动新媒体在广电行业发展中不可忽视的力量，也是广电行业当下最热点的技术。随着网络的流畅性和可靠性得到保障，传统广电内容生产流程从本地迁移到云端，提高了工作效率。广播电视行业进入新媒体时代，将通过强大的云计算服务，构建全新的信息发布渠道，进行内容的制作与传播。目前，广电行业大力发展4K超高清业务，虽然没有基于4K技术的云制作相关测试，但随着云资源的优化和网络环境的提升，未来在云端对于4K的技术需求将愈发迫切。
本次测试就是基于SIENNA系统，在云端进行4K和高清信号的全流程节目制作。系统测试结果表明，系统满足节目制作的基本需求，通过对系统各输出节点延时统计，均满足测试需求。系统测试达到预期的要求，可为以后再进行云端制作的深入开发和应用提供系统设计思路和可借鉴的测试 方案。
【关键字】 云端制作 新媒体 延时
一．测试背景
“十四五”科技发展规划指出全球范围内广播电视网、通信网、互联网等基础网络持续互融互通，新技术新应用不断涌现，技术从媒体的保障要素变成了引领要素，对信息的生成方式、传播方式、接收方式带来从未有过的革命性影响。从中我们可以看出，广电、通信和互联网在新媒体的浪潮下相互影响，互相竞争。开放和共享是互联网时代最为显著的特征，互联网的开放不仅带来了技术、产品、运营以及商业模式的改变，同时也给传统媒体带来了猛烈的冲击。
广播台、电视台、平面媒体等传统媒体掌控几十年的信息发布渠道，也在逐渐地转移到各种新媒体平台的手中，随着云的出现，新媒体将更多的社交属性和多屏互动带入到节目内容中来。云制作作为新媒体日渐发展的必然产物，是推动新媒体在广电行业发展中不可忽视的力量，也是广电行业当下最热点的技术。随着网络的流畅性和可靠性得到保障，传统广电内容生产流程从本地迁移到云端，提高工作效率，它不仅使得新媒体的业务更加多元化，也使得新媒体的交互能力大大提高，所以在某种特定的意义上来说，云端制作的出现正是为了满足和解决广电新媒体日益增长的需求和难题。
为了验证云端制作可以完成节目制作的需求，本次基于SIENNA系统，针对NDI IP切换调度设备、综合处理设备和网关设备的基本功能、性能进行相关测试。
二．测试环境
1.云资源
为了进行这次测试，我们跟台内的网络部门申请了基于腾讯云的两个实例，64核128线程、64GB内存、 200Mps带宽和8核16线程、16GB内存、200Mps带宽。两个系统实例分别部署Sienna PE和Router系统、云字幕制作系统和DVG协转系统、Cogent NMS系统。
2.网络资源
网络资源方面，我们也跟台内网络部门申请了两个网口，下行带宽分别为150M和100M，以及两张5G上网卡。 150M网口用于接收云端DVG系统输出的SRT流、RIST流；100M网口用于本地访问云端Sienna系统的控制和监看；5G上网卡用于将Cogent背包信号发送至云端NMS系统。
3.设备需求
本次测试应用到一些可部署到云端的服务器和本地设备，包括Sienna PE NDI IP综合处理设备、Sienna NDI IP切换调度设备、DVG 协转设备、SONY Z280、SONY HX310、Cogent T50、Cogent 5G背包接收服务器、当虹解码器。
三．测试系统分析
目前，广电行业大力发展4K超高清业务，虽然没有基于4K技术的云端制作相关测试，但随着云资源的优化和网络环境的提升，未来在云端对于4K的技术需求将愈发迫切。所以在本次测试中，我们尝试加入4K信号源进行云端节目制作。
测试系统分本地为和云上两个部分，如下图1所示，本地4K摄像机通过5G背包，由聚合链路方式上传到云端；手机端通过Larix broadcast app，由联通运营商网络上传至云端；云端画分及PGM监看经由台内100M内网下载至本地监看、监听PC；云端PGM由DVG协议转换为RIST，经100M内网下载至本地PC VLC；云端PGM由DVG协议转换为RTMP，经联通运营商网络下载至本地手机；云端PGM由DVG协议转换透传SRT，经100M公网下载至解码器，输出12G SDI到本地4K监视器。
图1 云端制作系统框图
1．信号源部分
测试系统共四个信号源，分别是4K摄像机、高清手机、4K云端媒体播放器、高清云端媒体播放器。
系统由NDI Source模块接收通过NMS发送的FULL NDI摄像机信号；SRT接收模块和IP流转NDI模块接收经由手机Larix推送的SRT流信号；媒体播放器模块播放格式为MXF的云端4K、高清视频文件。
2．制作部分
切换台、调音台模块对信号源进行切换、调音制作，包括上键、开窗操作，输出PGM、PVW、CLEAN信号；画中画模块将输入的信号源进行缩放、位置调整，输出FULL NDI的fill/key信号，送给Vision Mixer模块的fill/key输入，通过键功能使用；字幕引擎模块和键控器模块获取云字幕系统渲染后的字幕信号，输出FULL NDI的fill/key信号，与Vision Mixer输出的PGM信号一起送入Downstream key模块，进行字幕叠加；Multiviewer画分模块和Link Web监看模块将信号源、PGM、PVW等信号送入Multiviewer，输出FULL NDI的多画面信号，送入Link Web，进行监看；编码器模块和SRT发送模块将最终节目信号，送入TS Encoder Adv进行编码，通过UDP传送至SRT Transmit模块，输出SRT信号给DVG系统；NDI目的模块接收系统中的各个信号源、PGM、 PVW、CLEAN、TX等信号，通过Router的输入端口或NDI Source Connect模块，使用Source select功能，将上述信号作为信号源使用；并在Sienna PE中，通过NDI Source Connect模块，对应Router的输出端口，通过切换Router交叉点，进行信号的调度。
图2 4K、高清云端制作系统
3．接收部分
为了满足多种形式的节目制作，系统测试接收端模拟了4种接收设备，包括手机端VLC、PC端VLC、本地4K监视器、本地PC画分监看。
手机端VLC模拟移动端接收设备的APP；PC端VLC模拟PC接收设备的播放软件；本地4K监视器模拟播出端将云端制作的PGM信号下载到本地进行监看或其他处理；本地PC画分监看用于导播进行现场制作。
图3 高清信号云端制作压力测试系统
4．高清信号压力测试
为了满足目前使用较多的高清制作需求，基于相同的云资源及网络环境，进行了高清信号的压力测试。
如图3所示，由15个信号发生器模块产生高清测试信号作为系统信号源，使用3个Vision Mixer进行串联，即上一个Vision Mixer的PGM输出送入下一个Vision Mixer的输入，再对信号源进行切换、调音制作，以及上键开窗操作，系统输出PGM、PVW、CLEAN信号；在2D DVE画中画模块将输入的信号源进行缩放、位置调整，输出FULL NDI的fill/key信号，送给Vision Mixer模块fill/key输入，通过键功能使用；通过Multiviewer、Link Web画分、监看模块将各个信号源、PGM、PVW等信号送入Multiviewer模块，输出FULL NDI的多画面信号，送入Link Web，进行监看；最后由TS Encoder模块将最终节目信号进行编码，通过UDP传送至SRT发送模块，输出SRT信号给DVG协议转换系统；最终通过DVG系统进行协议转换、分发。
四．测试结果分析
通过系统资源管理器发现，云资源占用最多的模块是具有切换台和调音台信号处理功能的Vision Mixer模块和具有编解码功能的TS编码模块，其次为键控器和画分模块，媒体播放器模块和渲染引擎模块，其他模块占用云资源则极低。
结合云端制作系统图和码率、延时测试表可知，4K摄像机经5G背包上传至云端的码率为40Mb/s、延时为2.2s；手机端上传至云端的码率为6Mb/s、延时为1.1s；云端4K、高清信号的码率分别是200Mb/s和100Mb/s；云端信号处理延时为440ms；监看链路云端延时为190ms，下载本地监看延时为2.41s；输出流经云端DVG协议转换为RTMP流下载至本地手机VLC码率为6Mb/s、延时为10.8s；输出流经云端DVG协议转换为RIST流下载至本地PC码率为40Mb/s，再经由本地DVG转RTP，使用PC端VLC接收延时为5.8s；输出流经云端DVG透传至本地解码器，再由4K监视器接收4K信号的延时为4.6s。
图4 云端制作系统图
表1 码率、延时测试表
系统功能方面，Si e n na制作系统可以接收SRT、 UDP、RTMP流以及4K50P信号；输出SRT、UDP、 RTMP。满足切换、调音、开窗、字幕等基本制作功能，以及视音频延时、信号倒换、技术监测、加解嵌、声道转换、多声道显示、信号录制、TALLY、UMD等传统设备具有的功能。还可以进行4K、高清同时监看，4K、高清同切。在安全性方面，当关闭某一模块，输出信号为关闭前的最后一帧画面；可查看系统配置文件和操作日志。
高清信号压力测试表明，在本次测试所用云资源和网络环境下可进行15路高清信号节目制作，切换操作流畅，输出画面无丢帧、卡顿现象发生。
最终测试结果表明，系统满足节目制作的基本需求。通过对各模块节点延时统计，经DVG协转4K RIST到本地PC端、高清RTMP到手机端、4K SRT到本地监视器的延时均满足测试要求，但编、解码对画面质量的影响也是肉眼可见的，本地摄像机画面与云端画分显示画面存在一定延时，与传统基带系统不同，无论码率设置为多少，系统延时仍是云端制作无法解决的问题，也就限制了云端制作的使用场景，所以云端制作系统更适用于对现场画面时效性要求不强的节目制作，也更适合轻量化生产。
五．总结与展望
1．测试项目总结
长久以来，传统媒体的内容生产深受发布渠道的影响，具有一点对多点、点对面的传播机制，在这种传播机制下，广电行业和平面媒体掌控着绝对的话语权。而在新媒体时代，人人都是自媒体，信息的发布已经不受时间和空间的限制。内容的发展带来技术的变革，广播电视制作一直以来都采用传统的基带方式，随着新媒体时代的到来，云端制作作为一种新兴的技术，以其强大的制作能力和近乎无限的存储能力，以及低廉的成本，对优化大数据的处理有着巨大的作用，对广播电视制作方式的发展具有显著的推动作用。
2．展望
随着网络技术、数字技术的飞速发展和移动智能终端广泛普及，新媒体从几年前的异军突起到如今的势不可挡，其发展程度令人惊叹，移动互联网产业的发展和应用生态也与日俱进，以5G为代表的移动互联网技术广泛深入运用，赋能各行各业，云端制作技术也以其不可阻挡之势席卷各个行业。广播电视行业进入新媒体时代，将通过强大的云计算服务，构建全新的信息发布渠道，不用再受技术、渠道、以及服务形式的限制，进行内容的制作与传播。
未来，广播电视节目制作将充分发挥高带宽、大容量的优势，利用丰富的本地资源，结合云计算的处理分析能力，进一步优化工作流程，通过加强新媒体团队建设，云端制作在广电行业必将得到长足的发展。B&P
参考文献
《广播电视和网络视听“十四五”科技发展规划》